導(dǎo)讀
定位精度從米級(jí)到亞米級(jí)，也將引發(fā)北斗滲透各行各業(yè)的商業(yè)變革。亞米級(jí)的定位，意味著認(rèn)不清路的導(dǎo)航儀，能清晰分辨車道；意味著亂停亂放的共享單車，放進(jìn)“電子圍欄”已有技術(shù)基礎(chǔ)；意味著無(wú)人機(jī)編隊(duì)表演，不會(huì)因定位誤差相撞。
這個(gè)時(shí)代，人們對(duì)生活的品質(zhì)有著越來(lái)越高的追求。科技的進(jìn)步，帶給城市中的人們更多美好體驗(yàn)。移動(dòng)支付、共享單車、無(wú)人機(jī)送貨，大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的新經(jīng)濟(jì)形態(tài)，正融入城市的日常生活，人們的生活變得越來(lái)越“智慧”。
近年來(lái)，中國(guó)至少有400座城市提出建設(shè)智慧城市的愿景。智慧城市賴以運(yùn)轉(zhuǎn)的“能源”是無(wú)處不在的海量數(shù)據(jù)。絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)都至少包含兩大坐標(biāo)——時(shí)間與空間。時(shí)空大數(shù)據(jù)的需求，考驗(yàn)著超級(jí)工程北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)力。
接下來(lái)的三、四個(gè)月，中國(guó)將發(fā)射四顆“北斗三號(hào)”衛(wèi)星，開啟北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的全球組網(wǎng)時(shí)代。
“北斗三號(hào)”將在2018年率先服務(wù)“一帶一路”沿線，2020年完全覆蓋全球。相比5年前完成的“北斗二號(hào)”工程，“北斗三號(hào)”覆蓋地域更廣，定位精度更高，服務(wù)質(zhì)量更好。太空中的二三十顆導(dǎo)航衛(wèi)星，將連同數(shù)千座地面增強(qiáng)基站，組成全球時(shí)空大數(shù)據(jù)的“天羅地網(wǎng)”。這張超級(jí)網(wǎng)絡(luò)，將形成“城市大腦”的神經(jīng)中樞。
美國(guó)花了近20年，讓GPS服務(wù)普及大半個(gè)星球。近些年，北斗系統(tǒng)的服務(wù)已悄然進(jìn)入交通運(yùn)輸、市政工程、安全監(jiān)測(cè)等民用領(lǐng)域，維系著城市生活的運(yùn)行。
“北斗+智慧城市”的組合，未來(lái)有多大的想象空間？
時(shí)空大數(shù)據(jù)“組網(wǎng)”
2008年，IBM公司在美國(guó)紐約提出“智慧地球”理念，期待人類社會(huì)中的萬(wàn)物都整合接入互聯(lián)網(wǎng)，使得人類精細(xì)、動(dòng)態(tài)地管理生產(chǎn)生活。這一過(guò)程就如同管理計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)。這一理念隨后衍生出全球范圍的智慧城市建設(shè)熱潮。2013年至今，中國(guó)政府先后批復(fù)三批次國(guó)家智慧城市，加上地方各級(jí)的規(guī)劃，中國(guó)至少有400座城市提出智慧城市的規(guī)劃和愿景。
中國(guó)工程院院士楊元喜的理解是，智慧城市，就是基于統(tǒng)一的時(shí)空基準(zhǔn)，將傳感器裝備到城市生活的各種物體上，通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)和云計(jì)算進(jìn)行實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)整合。
中國(guó)有大規(guī)模推動(dòng)智慧城市建設(shè)的理由。隨著經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)，中國(guó)一方面需要提升城市的運(yùn)作效率，以推動(dòng)產(chǎn)業(yè)尤其是第三產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型換擋；另一方面則需要提供更多的新業(yè)務(wù)、新服務(wù)，以滿足中產(chǎn)階層的消費(fèi)升級(jí)需求。近些年表現(xiàn)可圈可點(diǎn)的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興產(chǎn)業(yè)，恰好提供“智慧”的技術(shù)支撐；而2012年覆蓋亞太地區(qū)的北斗系統(tǒng)，則負(fù)責(zé)供應(yīng)“智慧”的數(shù)據(jù)原料。
兩院院士李德仁的公式簡(jiǎn)單明了：智慧城市=時(shí)空信息+大數(shù)據(jù)+云計(jì)算。這也就是說(shuō)，北斗與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)的搭配，將能發(fā)生美妙的化學(xué)反應(yīng)。
羅進(jìn)是這種化學(xué)反應(yīng)的操作者之一。身為北京北控京奧建設(shè)有限公司總經(jīng)理，他實(shí)現(xiàn)的是建設(shè)“智慧場(chǎng)館”的小目標(biāo)。公司名稱中的“京奧”，表明他們是北京2020年冬奧會(huì)場(chǎng)館的運(yùn)作方。
“智慧”的起點(diǎn)，是搭建云端的“數(shù)字場(chǎng)館”。依托國(guó)家北斗精準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng)提出的時(shí)空坐標(biāo)信息，工程師們將賽事區(qū)的地面設(shè)施及地下管線在計(jì)算機(jī)上“還原”出來(lái)，建立賽事地區(qū)的地理信息系統(tǒng)（GIS）和建筑信息模型（BIM）。“數(shù)字場(chǎng)館”和建成的物理場(chǎng)館將一一對(duì)應(yīng)，處在物理場(chǎng)館中的人和物，都可以轉(zhuǎn)化為“數(shù)字場(chǎng)館”中的坐標(biāo)和參數(shù)。冬奧會(huì)召開后，觀眾與車輛都能夠通過(guò)移動(dòng)終端將實(shí)時(shí)的時(shí)空坐標(biāo)信息上傳至云端；而裝備北斗導(dǎo)航芯片的智能燈桿，同時(shí)能捕捉監(jiān)測(cè)附近車輛、人流信息，從而豐富云端數(shù)據(jù)，使其接近現(xiàn)實(shí)。
這是智慧城市得以運(yùn)作的關(guān)鍵——將城市內(nèi)一切人和物轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，組成神經(jīng)系統(tǒng)般精細(xì)的網(wǎng)絡(luò)，并將其運(yùn)作納入智能的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)之中。有了豐富的數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)的云計(jì)算技術(shù)能更精準(zhǔn)維系場(chǎng)館和賽事的運(yùn)行。
9月17日，羅進(jìn)告訴記者，“智慧場(chǎng)館”能滿足精準(zhǔn)導(dǎo)航、人員管理、物品管理等需求。比如，結(jié)合北斗室內(nèi)外一體化精準(zhǔn)定位，為觀眾、體育愛好者提供根據(jù)座位區(qū)域就近的停車位、坐席、公共服務(wù)設(shè)施、商戶、應(yīng)急設(shè)施及通道等的智慧導(dǎo)航和引導(dǎo)；通過(guò)室內(nèi)外精準(zhǔn)定位及電子圍欄的劃定，在場(chǎng)地及場(chǎng)館區(qū)域周邊對(duì)觀眾及工作人員進(jìn)行活動(dòng)范圍的安全防護(hù)，在超出安全活動(dòng)區(qū)域時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)和后臺(tái)的警報(bào)提醒，避免危險(xiǎn)觀賽行為的發(fā)生。
不僅如此，“智慧場(chǎng)館”還能滿足人們的個(gè)性化需求。比如，根據(jù)觀眾歷史位置和現(xiàn)實(shí)位置，向潛在顧客推送針對(duì)性、個(gè)性化的新品導(dǎo)購(gòu)信息及優(yōu)惠、團(tuán)購(gòu)等營(yíng)銷信息。
值得注意的是，冬奧室外雪場(chǎng)多為山地，是滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的潛在威脅區(qū)域。通過(guò)北斗精準(zhǔn)服務(wù)，結(jié)合各種傳感器數(shù)據(jù)，“智慧場(chǎng)館”可實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)山體、建筑結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)。
這樣的嘗試很有必要。冬奧場(chǎng)館既是體育賽事舉辦的場(chǎng)所，又涵蓋著城市生活的方方面面，可視為略縮版的“城市”。“智慧冬奧”的背后，是中國(guó)智慧城市建設(shè)的綜合測(cè)評(píng)。
值得注意的是，“智慧場(chǎng)館”描述的北斗應(yīng)用案例，已在中國(guó)的現(xiàn)實(shí)中發(fā)生。“智慧場(chǎng)館”依托的國(guó)家北斗精準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng)，截至目前已經(jīng)進(jìn)入全國(guó)400多座城市，廣泛應(yīng)用在城市燃?xì)?、城?zhèn)供熱、電力電網(wǎng)、供水排水、智能交通、智能養(yǎng)老等領(lǐng)域。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2006年，中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值僅為126億元，這一數(shù)據(jù)在2016年達(dá)到2118億元，較2015年增長(zhǎng)約22.06%。其中，北斗對(duì)產(chǎn)業(yè)核心產(chǎn)值的貢獻(xiàn)率已達(dá)到70%，表現(xiàn)可圈可點(diǎn)。
歐洲伽利略管理局于今年5月發(fā)布的《衛(wèi)星導(dǎo)航市場(chǎng)報(bào)告2017》認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)或智慧城市等新興技術(shù)范式，將已經(jīng)形成的衛(wèi)星導(dǎo)航細(xì)分市場(chǎng)聯(lián)系在一起，創(chuàng)造了混合和交叉應(yīng)用的機(jī)會(huì)窗口，將產(chǎn)生新的用戶需求和要求。
亞米級(jí)精度引發(fā)新業(yè)態(tài)
美國(guó)的GPS經(jīng)歷近20年的市場(chǎng)歷練，才俘獲中國(guó)消費(fèi)者的心。時(shí)至今日，GPS的定位導(dǎo)航服務(wù)已能對(duì)付大部分的城市生活場(chǎng)景。但是，當(dāng)您的愛車進(jìn)入高樓林立的廣州天河CBD，或者經(jīng)過(guò)北京西直門復(fù)雜的立交橋，GPS的定位精度將大打折扣。“GPS 信號(hào)弱”、“您已偏航”、“請(qǐng)行駛到開闊地帶”等提示音，往往在這時(shí)從地圖軟件中冒出來(lái)。在城市日常生活中，這樣的尷尬場(chǎng)景時(shí)常出現(xiàn)。
要讓城市生活更美好，就要提高定位的精度，告別“定位失準(zhǔn)”。這是北斗系統(tǒng)的拿手好戲。2016年，隨著兩顆在軌備份衛(wèi)星的發(fā)射，北斗系統(tǒng)的民用定位精度從小于10米縮小到小于8米。
“北斗三號(hào)”在設(shè)計(jì)之初，就將目標(biāo)放在比肩尚未發(fā)射的第三代GPS導(dǎo)航衛(wèi)星以及伽利略導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)上，定位精度大幅提升。“北斗三號(hào)”衛(wèi)星可以利用星間鏈路，實(shí)現(xiàn)相互間的通信和數(shù)據(jù)傳輸，還能相互測(cè)距，自動(dòng)“保持隊(duì)形”。全球組網(wǎng)后，北斗系統(tǒng)的定位精度將優(yōu)化至2米甚至1米之內(nèi)。
這還僅僅是天上北斗衛(wèi)星們（目前在軌運(yùn)行15顆）的功勞。加上地面基站、參考站的幫助，北斗衛(wèi)星能夠有效實(shí)現(xiàn)分米級(jí)乃至毫米級(jí)的定位精度。衛(wèi)星信號(hào)在傳輸過(guò)程中天然會(huì)有不同程度的時(shí)延和誤差，通過(guò)設(shè)立地面增強(qiáng)基站能消除部分誤差，從而實(shí)現(xiàn)高精度。
近些年，超過(guò)20顆北斗衛(wèi)星送往太空，超過(guò)2000座地面參考站進(jìn)入全國(guó)許多城市。以首都北京為例，全市已完成22個(gè)北斗衛(wèi)星定位服務(wù)參考站（CORS）的建設(shè)，建成的北斗CORS系統(tǒng)將提供覆蓋全國(guó)的米級(jí)定位增強(qiáng)服務(wù)和覆蓋北京區(qū)域的厘米級(jí)高精度增強(qiáng)服務(wù)。
就像位置服務(wù)從無(wú)到有引發(fā)變革一樣，定位精度從米級(jí)到亞米級(jí)，北斗滲透各行各業(yè)將引發(fā)商業(yè)變革。亞米級(jí)的定位，意味著認(rèn)不清路的導(dǎo)航儀，能清晰分辨車道；意味著亂停亂放的共享單車，放進(jìn)“電子圍欄”已有技術(shù)基礎(chǔ)；意味著無(wú)人機(jī)編隊(duì)表演，不會(huì)因定位誤差相撞。
改善原有的新業(yè)態(tài)體驗(yàn)的同時(shí)，高精度同時(shí)催生不少新增市場(chǎng)。燃?xì)夤艿罊z修、電力維護(hù)、山體安全監(jiān)測(cè)等守護(hù)城市安全的場(chǎng)景，都有賴于北斗高精度定位的實(shí)現(xiàn)。
第一次見識(shí)到北斗高精度的威力，深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)經(jīng)理張林有些驚訝。地底下密布的各類市政管道，就像每座城市的毛細(xì)血管一般，要維護(hù)起來(lái)并不容易。燃?xì)夤艿捞?xì)，以往的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)根本分辨不清。
“以往工人師傅們出去檢修，看哪里漏氣僅憑經(jīng)驗(yàn)。遇到漏氣的位置還要守到維修人員過(guò)來(lái)才能走，一旦走開又就難找到漏氣的準(zhǔn)確位置。”張林在9月17日對(duì)記者說(shuō)，“現(xiàn)在依靠數(shù)據(jù)分析可以很快分析出漏氣位置，傳完位置后就可以檢修了。”
相類似的案例還出現(xiàn)在電力檢修上。據(jù)國(guó)家電網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)副總工程師李朝陽(yáng)介紹，國(guó)家電網(wǎng)正在使用電力專用地基增強(qiáng)技術(shù)，修正衛(wèi)星參數(shù)，提高定位精度；同時(shí)，北斗系統(tǒng)獨(dú)有的“短報(bào)文”功能，能讓國(guó)家電網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)即時(shí)傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，而并不擔(dān)心偏遠(yuǎn)山區(qū)通信不暢，從而保障城市的能源安全。
9月26日，湖北省智慧城市時(shí)空信息工程中心主任華中雄提到，伴隨我國(guó)北斗技術(shù)的迅猛發(fā)展，北斗高精度應(yīng)用的成本，正在迅速降低。2016年之前，厘米級(jí)地基差分定位的終端，年服務(wù)費(fèi)用在8000-9000元；這一數(shù)據(jù)在2017年已調(diào)低到3000-4000元。這將會(huì)大幅度推動(dòng)北斗在各行各業(yè)的深入滲透。
不過(guò)，山東大學(xué)信息科技與工程學(xué)院邢劍平也告誡企業(yè)，不能只把眼光盯在芯片研制上，也不能就北斗搞北斗。真正從產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用來(lái)講，還需要溫度、濕度、視頻和其它信息，芯片的高精度算法要落到具體應(yīng)用領(lǐng)域，北斗技術(shù)必須和物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智能感知產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合，才能降低風(fēng)險(xiǎn)。
“標(biāo)配”全球市場(chǎng)
IBM提出的“智慧地球”，并不局限于一國(guó)一域。中國(guó)的“北斗+智慧城市”，能復(fù)制推廣到海外國(guó)家，從而真正構(gòu)建“智慧地球”嗎？要實(shí)現(xiàn)這一構(gòu)想，首先要實(shí)現(xiàn)北斗標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際化——就像不同國(guó)家和地區(qū)的插座接口各不相同一樣，北斗產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)“標(biāo)配”全球市場(chǎng)，就必須有與全球市場(chǎng)聯(lián)動(dòng)的“轉(zhuǎn)換頭”。
9月5日，中國(guó)發(fā)布《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間信號(hào)接口控制文件公開服務(wù)信號(hào)B1C、B2a（測(cè)試版）》。在此之前，中國(guó)先后發(fā)布《北斗系統(tǒng)公開多功能規(guī)范（1.0版）》和《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間信號(hào)接口控制文件（2.0版）》，后者包括北斗系統(tǒng)第二個(gè)民用信號(hào)B2I。（B1C、B2a、B2I均代表一段頻率編碼）這一次，B1C和B2a服務(wù)信號(hào)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)頻點(diǎn)，同時(shí)也是GPS、格洛納斯、伽利略星座等全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)民用互操作中心頻率。依據(jù)公開的信號(hào)接口控制數(shù)據(jù)，國(guó)內(nèi)外企業(yè)能夠開發(fā)兼容北斗和GPS、格洛納斯等其它衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號(hào)的高精度接收機(jī)。
事實(shí)上，當(dāng)人們談?wù)摫倍犯呔葢?yīng)用時(shí)，談?wù)摰牟⒉皇潜倍废到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)的高精度。在天地互聯(lián)組網(wǎng)的同時(shí)，北斗系統(tǒng)還選擇探索和GPS、格洛納斯系統(tǒng)的兼容互操作，以共建、共享的姿態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)更高精度。這既是北斗系統(tǒng)對(duì)GPS、格洛納斯進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的回應(yīng)，也是北斗系統(tǒng)“走出去”的重要策略。
類似的國(guó)際合作案例已有不少。從8月初開始，中國(guó)和俄羅斯專家進(jìn)行了兩國(guó)導(dǎo)航衛(wèi)星的聯(lián)合在軌試驗(yàn)，用兩周時(shí)間研究評(píng)估北斗和格洛納斯系統(tǒng)沿“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”的導(dǎo)航條件，測(cè)試的便是兼容、互操作。
業(yè)內(nèi)人士告訴記者，中俄的聯(lián)合試驗(yàn)非常成功，沿西北的古代絲綢之路出發(fā)，北斗、格洛納斯兼容終端的定位精度穩(wěn)定在1-2米，質(zhì)量非常高。
這份搶在“北斗三號(hào)”啟動(dòng)前公開的文件，意義重大。中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航協(xié)會(huì)首席專家曹沖的理解是，這份新文件的發(fā)布，是“北斗系統(tǒng)真正邁向全球化的重大步驟”。
在曹沖看來(lái)，中國(guó)擁有世界上最大的消費(fèi)市場(chǎng)，目前全球智能手機(jī)和導(dǎo)航定位芯片廠商均把北斗功能設(shè)置為其產(chǎn)品的必配功能。只有推動(dòng)北斗與其它衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的兼容、互操作，才能吸引更多的廠家將北斗功能作為產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)配置，從而推動(dòng)中國(guó)的北斗產(chǎn)品走向全球。
據(jù)曹沖測(cè)算，北斗兼容互操作標(biāo)配化全面推進(jìn)，將在2020年實(shí)現(xiàn)近100%國(guó)內(nèi)市場(chǎng)覆蓋率，包含北斗功能的智能移動(dòng)終端銷量接近5億臺(tái)，社會(huì)持有量達(dá)到近14億臺(tái)，中國(guó)導(dǎo)航定位市場(chǎng)成為世界第一大用戶群體，產(chǎn)值達(dá)到4000億元，占有全球20%左右的份額。
華中雄表示，此番新文件的發(fā)布，將推動(dòng)北斗民用領(lǐng)域的開放，吸引更多企業(yè)、人才尤其海外的企業(yè)、人才進(jìn)入北斗應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域，從而擴(kuò)大行業(yè)規(guī)模。
“國(guó)外企業(yè)對(duì)北斗高精度服務(wù)有著迫切的需求。” 華中雄告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者。他同時(shí)從事智慧城市企業(yè)運(yùn)營(yíng)，兩三年前到伊朗考察。當(dāng)?shù)仄髽I(yè)對(duì)北斗頗有興趣，已聯(lián)合他的企業(yè)組建了伊朗的北斗高科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)。
這樣開放的姿態(tài)，事實(shí)上也是 GPS系統(tǒng)當(dāng)年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)采取的策略。在GPS、格洛納斯等群雄環(huán)伺中，北斗系統(tǒng)的開放意味著將“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)”對(duì)接先進(jìn)的“國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)”。
不過(guò)，真正對(duì)接“國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)”并不像國(guó)內(nèi)那般容易，國(guó)外的政策環(huán)境、文化環(huán)境都和國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)差異。例如高精度地面參考站建設(shè)的問題。
“有的土地是私有的，有的政府出于安全保密的考慮，海外地面參考站建設(shè)就會(huì)遭受一些障礙，這些都需要慢慢博弈解決。”華中雄說(shuō)。
依托認(rèn)證好的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)的摩托車企業(yè)準(zhǔn)備在2018年年底前裝標(biāo)配北斗芯片，出口海外市場(chǎng)，預(yù)計(jì)年出口超過(guò)1000萬(wàn)臺(tái)。
